流体力学与流体机械一

充满容器，故在重力的作用下，液体总保持一个自由表面，通
常称为水平面。 气体的分子间距比液体大，在标准状态(0℃,101325Pa)下， 气体的平均分子间距约为 3.3 × 10 － 6 mm ，其分子的平均直径
第一节
流体的定义和特征
约为2.5×10－7 mm。分子间距比分子平均直径约大十倍。因此， 只有当分子间距缩小得很多时，分子间才会出现排斥力。可见， 气体是很容易被压缩的。此外，因气体分子间距与分子平均直 径相比很大，以致分子间的吸引力很微小，而分子热运动起决 定性作用，所以气体没有一定的形状，也没有固定的体积， 它总是能均匀地充满容纳它的容器而形成不了自由表面。
第三节
内
流体的密度和重度
容 提 要
一、 流体的密度
二、 流体的重度
三、 流体的比重和比容
第三节
一、流体的密度
流体的密度和重度
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。它表示流体
质量在空间分布的密集程度。 对于流体中各点密度相同的均匀流体，其密度为
式中 ——流体的密度(kg/m3)； m——流体的质量(kg)； V—流体的体积(m3)。 对于各点密度不同的非均匀流体，在流体的空间中某点取 包含该点的微小体积ΔV，该体积内流体的质量为Δm，则该点 的密度为
它们的性质也不同。在相同体积的固体和流体中，流体所含有
的分子数目比固体少得多，分子间距就大得多，因此，流体分 子间的作用力很小，分子运动强烈，从而决定了流体具有流动 性，而且流体也没有固定的形状。
第一节
流体的定义和特征
流体与固体相比有以下区别： (1)固体既能够抵抗法向力 ——压力和拉力，也能够抵抗切
后，形变也就消失；对于流体，只要有应力作用，它将连续
变形(流动)，当应力去除后，它也不再能恢复到原来的形状。
第一节
流体的定义和特征
液体和气体虽都属于流体，但两者之间也有所不同。液体的 分子间距和分子的有效直径相当。当对液体加压时，只要分子 间距稍有缩小，分子间的排斥力就会增大，以抵抗外压力。所 以液体的分子间距很难缩小，即液体很难被压缩。以致一定质 量的液体具有一定的体积。液体的形状取决于容器的形状，并 且由于分子间吸引力的作用，液体有力求自己表面积收缩到最 小的特性。所以，当容器的容积大于液体的体积时，液体不能
(如流体的密度、速度、压力、温度、粘度等)在流体中也应该
是连续分布的。这样就可将流体的各物理量看作是空间坐标 和时间的连续函数，从而可以引用连续函数的解析方法等数 学工具来研究流体的平衡和运动规律。
第二节
流体作为连续介质的假设
把流体作为连续介质来处理，对于大部分工程技术问题都 是正确的，但对于某些特殊问题则是不适用的。例如，火箭在 高空非常稀薄的气体中飞行以及高真空技术中，其分子间距与 设备尺寸可以比拟，不再可以忽略不计。这时不能再把流体看 成是连续介质来研究，而需要运用分子运动论的微观方法来研 究。
2、流体的流动性
3、流体与固体的区别
4、液体与气体的区别
第一节
流体的定义和特征
物质存在的形态有三种：固体、液体和气体。 我们通常把能够流动的液体和气体统称为流体。 从力学角度来说，流体在受到微小的剪切力作用时，将连 续不断地发生变形(即流动)，直到剪切力的作用消失为止。所 以，流体可以这样来定义： 在任何微小剪切力作用下能够连续变形的物质叫作流体。 流体和固体由于分子结构和分子间的作用力不同，因此，
所谓流体微团是指一块体积为无穷小的微量流体。由于流体
微团的尺寸极其微小，故可作为流体质点来看待。这样，流体 就可以看成是由无限多的连续分布的流体质点所组成的连续 介质。
第二节
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
流体作为连续介质的假设
这种对流体的连续性假设是合理的。因为在流体介质中， 流体微团虽小，但却包含着为数众多的分子。例如，在标准状 态下，1mm3的气体中含有2.7×1016个分子；1mm3的液体中含 有 3×1019 个分子。可见，分子之间的间隙是极其微小的。因 此，在研究流体的宏观运动时，可以忽略分子间的空隙，而认 为流体是连续介质。 当把流体看作是连续介质以后，表征流体属性的各物理量
m V
(1—1)
m dm lim ΔV 0 V dV
(1-2)
第三节
二、流体的重度
流体的密度和重度
单位体积流体所具有的重量，即作用在单位体积流上的重
力称为流体的重度。它表示流体重量在空间分布的密集程度。 均匀流体的重度为
G V
式中 γ ——流体的重度(N/m3)； G—流体的重量(N)； V—流体的体积(m3)。 对于各点重度不同的非均匀流体，某点的重度为 G dG
流体力学与流体机械
( 一)
多媒体教学课件 李文科 制作
第一章 流体及其物理性质
第一节 流体的定义和特征 第二节 流体作为连续介质的假设
第三节 流体的密度和重度
第四节 流体的压缩性和膨胀性 第五节 流体的粘性及牛顿内摩擦定律
第六节 液体的表面性质
第一节
内
流体的定义和特征
容 提 要
1、流体的定义
第二节
流体作为连续介质的假设
内 容 提 要
1、流体微团的概念
2、把流体作为连续性介质假设的意义
3、把流体作为连续性介质假设的合理性
第二节
流体作为连续介质的假设
众所周知，任何流体都是由无数的分子组成的，分子与分 子之间具有一定的空隙。这就是说，从微观的角度来看，流体 并不是连续分布的物质。但是，流体力学所要研究的并不是个 别分子的微观运动，而是研究由大量分子组成的宏观流体在 外力作用下的机械运动。我们所测量的流体的密度、速度和压 力等物理量,正是大量分子宏观效应的结果。因此，在流体力 学中，取流体微团来代替流体的分子作为研究流体的基元。
向力。而流体仅能够抵抗压力，不能够承受拉力，也不能抵抗
拉伸变形。另外，流体即使在微小的切向力作用下，也很容易 变形或流动。 (2) 在弹性限度内，固体的形变是遵循应变与所作用的应 力成正比这一规律(弹性定律)的；而对于流体，则是遵循应变 速率与应力成正比的规律的。 (3) 固体的应变与应力的作用时间无关，只要不超过弹性 极限，作用力不变时，固体的变形也就不再变化，当外力去除